MYSQL：数据库基础

文章目录

MYSQL数据库基础
- [1. 本文简述](#1. 本文简述)
- [2. 数据库简介](#2. 数据库简介)
- - [2.1 什么是数据库？](#2.1 什么是数据库？)
  - [2.2 为什么要使用数据库？](#2.2 为什么要使用数据库？)
  - [2.3 主流数据库一览](#2.3 主流数据库一览)
  - - [2.3.1 关系型数据库 (RDBMS)](#2.3.1 关系型数据库 (RDBMS))
    - [2.3.2 非关系型数据库 (NoSQL)](#2.3.2 非关系型数据库 (NoSQL))
  - [2.4 到底什么是"关系型"数据库？](#2.4 到底什么是“关系型”数据库？)
- [3. MySQL 安装和配置](#3. MySQL 安装和配置)
- - [3.1 安装指南](#3.1 安装指南)
  - [3.2 `mysqld` 服务端程序](#3.2 mysqld 服务端程序)
  - [3.3 服务器、数据库、表之间的关系](#3.3 服务器、数据库、表之间的关系)
  - [3.4 选项(配置)文件 `my.ini`](#3.4 选项(配置)文件 my.ini)
- [4. 客户端工具](#4. 客户端工具)
- - [4.1 `mysql` 命令行客户端](#4.1 mysql 命令行客户端)
  - [4.2 MySQL Workbench](#4.2 MySQL Workbench)
  - [4.3 Navicat (Lite 版)](#4.3 Navicat (Lite 版))
- [5. 客户端与服务器的通讯方式](#5. 客户端与服务器的通讯方式)
- - [5.1 C/S 架构与 B/S 架构](#5.1 C/S 架构与 B/S 架构)
  - - [5.1.1 C/S 架构](#5.1.1 C/S 架构)
    - [5.1.2 B/S 架构](#5.1.2 B/S 架构)
- [6. SQL 简介](#6. SQL 简介)
- - [6.1 什么是 SQL？](#6.1 什么是 SQL？)
  - [6.2 SQL 语言分类](#6.2 SQL 语言分类)
- [7. MySQL 整体架构](#7. MySQL 整体架构)
- [8. 存储引擎 (Storage Engine)](#8. 存储引擎 (Storage Engine))
- - [8.1 简介](#8.1 简介)
  - [8.2 查看支持的存储引擎](#8.2 查看支持的存储引擎)
  - [8.3 常用存储引擎对比](#8.3 常用存储引擎对比)

MYSQL数据库基础

本文是基于课件内容和个人学习体会整理而来。如果内容有不足之处，非常欢迎大家一起指正和交流！

在我们学习编程的道路上，有一个概念几乎无法绕开，那就是"数据库"。这篇文章将作为我们学习数据库系列的第一站，希望能帮助大家对数据库有一个清晰的初印象。

1. 本文简述

理解核心概念：掌握什么是关系型数据库，以及它在软件开发中扮演的关键角色。
熟悉基本工具：了解 MySQL 客户端工具的基本用法和 SQL 语言的分类。
初探内部结构：对 MySQL 的整体架构和核心的"存储引擎"有一个初步的认识。

2. 数据库简介

2.1 什么是数据库？

我们可以把数据库想象成一个组织严密、管理科学的"数据仓库"。这项技术诞生于 20 世纪 60 年代末，如今已经发展成为计算机科学与技术领域一个至关重要的分支。

数据库技术的主要使命，是帮助我们解决各种数据处理问题，尤其是那些非数值计算的场景。简单来说，数据处理的核心操作，如存储、查询、修改、排序和统计等，都是数据库的拿手好戏。

2.2 为什么要使用数据库？

我们可能会想，用文件（比如 txt, excel）不也能存数据吗？为什么一定要用数据库这么"重"的工具呢？这是个好问题。使用数据库能为我们带来许多文件存储无法比拟的优势：

数据持久化：这是最基本也是最重要的一点。数据存储在数据库中，意味着它们被永久地保存在了硬盘等存储介质上。即使程序关闭或服务器意外重启，我们的宝贵数据也不会丢失。
数据结构化：数据库能够以规范、有结构的方式（比如表格）来组织数据，这使得数据管理起来一目了然，查询和使用也变得非常高效。
数据完整性：数据库管理系统（DBMS）提供了一系列机制来确保数据的准确性和一致性，防止无效或错误的数据被存入。
并发控制：在真实的应用场景中，往往有多个用户或程序在同一时间访问数据。数据库能够优雅地处理这些并发请求，通过复杂的锁定和隔离机制，确保数据不会因为同时修改而出错。
安全性：数据安全至关重要。数据库提供了精细的权限控制、数据加密等安全功能，可以保护数据不被未经授权的访问和篡改。
可扩展性：随着业务发展，数据量会不断增长。数据库被设计为可扩展的，无论是通过升级服务器硬件（垂直扩展）还是增加更多服务器（水平扩展），都能从容应对。
备份和恢复：天有不测风云，数据库提供了强大的备份和恢复机制，让我们可以在数据丢失或损坏时，迅速恢复到某个正常的状态。
查询优化：对于复杂的查询请求，数据库内部的"查询优化器"会自动分析并选择最高效的执行路径，大大提升查询速度。
事务管理：很多业务操作需要多个步骤才能完成（比如转账），数据库的"事务"功能可以确保这些步骤要么全部成功，要么全部失败回滚，从而保证了操作的原子性和可靠性。
多用户支持：数据库天生支持多用户环境，允许多个用户同时连接并操作数据。

2.3 主流数据库一览

了解了数据库的重要性后，我们来看看当今市面上有哪些主流的数据库产品。它们主要分为两大阵营：关系型数据库和非关系型数据库。

2.3.1 关系型数据库 (RDBMS)

这是目前应用最广泛的一类数据库，它们以一种被称为"关系模型"的方式来组织数据。

Oracle ：来自甲骨文公司的商业数据库产品，功能极其强大，性能卓越，是大型企业和关键业务系统的首选，但价格不菲。
MySQL ：开源免费，是全世界最受欢迎的数据库之一。它在中小企业和互联网应用（如电商、论坛）中拥有极高的普及率。虽然现在也属于甲骨文公司，但其社区版依然可以免费使用。
PostgreSQL ：一款同样开源且功能强大的关系型数据库，由加州大学伯克利分校开发。它以其高度的可扩展性和对 SQL 标准的严格遵循而闻名。
SQL Server ：微软推出的专业级数据库，与 Windows 操作系统及 .NET 开发环境能无缝集成，非常适合中大型项目。
SQLite ：一款极其轻量级的嵌入式数据库。它的资源占用非常低，常常被用在手机 APP、桌面程序或各种嵌入式设备中。

2.3.2 非关系型数据库 (NoSQL)

随着互联网应用场景的复杂化，非关系型数据库也应运而生，用于解决特定问题。

Redis：一个非常流行的基于"键值对"的内存数据库。由于数据主要在内存中操作，它的读写速度极快，通常被用作缓存系统。同时，它也支持数据持久化和多种丰富的数据结构。
MongoDB：一个基于"文档"的 NoSQL 数据库。它以灵活的数据模型、易于扩展、高性能和高可用性等特点，在现代应用开发中占据了一席之地。

小贴士 ：想了解各个数据库的流行度排名吗？可以访问 DB-Engines Ranking 网站，这里有最新的数据。

2.4 到底什么是"关系型"数据库？

我们刚刚提到了"关系模型"，这听起来可能有点抽象。其实，我们可以把它简单地理解为我们非常熟悉的二维表格模型。

一个关系型数据库，就是由许许多多这样的二维表以及表与表之间的联系所构成的。

在表中，每一行代表一条具体的记录（Record）。
每一行数据又由一或多个列（Column）组成，每一列代表记录的一个属性（Field）。

3. MySQL 安装和配置

3.1 安装指南

具体的安装的步骤现网络上已有很多成熟的教程，限于篇幅此处不再介绍，请自行查找。

3.2 `mysqld` 服务端程序

当我们成功安装 MySQL 后，在其安装目录的 bin 文件夹下，可以找到一个名为 mysqld (Linux) 或 mysqld.exe (Windows) 的可执行文件。

这个程序就是 MySQL 的"心脏"------服务端程序。运行它，就意味着启动了 MySQL 服务。通常，我们会将它配置成开机自启动的系统服务，这样操作系统一启动，MySQL 服务就会在后台自动运行，随时等待客户端的连接。

在Windows系统中，进入计算机管理界面即可控制MYSQL的服务

3.3 服务器、数据库、表之间的关系

这三者的关系，我们可以用一个形象的比喻来理解：

数据库服务器 ：就像一栋大楼，这栋大楼就是我们安装在机器上的 mysqld 程序。
数据库：大楼里的每一个独立房间，就是一个数据库。通常，我们会为一个应用程序创建一个专属的数据库（房间）。
表：房间里的一个个柜子，就是表。我们用这些柜子（表）来分门别类地存放具体的数据。

3.4 选项(配置)文件 `my.ini`

MySQL 安装后，它的所有默认行为都是由一个配置文件控制的。如果我们想修改某些默认设置，比如服务的端口号、数据文件的存放位置、默认的字符编码等，就需要编辑这个文件。

在 Windows 系统中，这个配置文件通常位于 C:\ProgramData\MySQL\MySQL Server 8.0\my.ini。我们可以用任何支持 UTF-8 编码的文本编辑器打开它。

下面是 my.ini 文件的一个内容节选，我们先对它有个大致的了解即可：

ini 复制代码

#======================================================================
# CLIENT SECTION - 客户端通用配置
#======================================================================
[client]
# 设置所有客户端默认使用的字符集为 utf8mb4，以良好支持 emoji 等特殊字符
default-character-set=utf8mb4
port=3306

#======================================================================
# MYSQL CLIENT SECTION - 仅针对 mysql 命令行客户端的配置
#======================================================================
[mysql]
# 执行操作时，禁止发出"哔"声
no-beep
default-character-set=utf8mb4

#======================================================================
# SERVER SECTION - MySQL 服务器端核心配置
#======================================================================
[mysqld]
# MySQL 服务监听的 TCP/IP 端口号
port=3306

# 数据库文件的根目录路径
# 如果要修改，请确保将原数据目录完整迁移到新路径
datadir=D:/database/MySQL/data8.0

# 服务器默认使用的字符集
character-set-server=utf8mb4
# 服务器默认使用的排序规则
collation-server = utf8mb4_0900_ai_ci

# 创建新表时默认使用的存储引擎
default-storage-engine=INNODB

# --- 日志相关配置 ---
# 通用日志和慢查询日志的输出方式为文件
log-output=FILE
# 开启通用日志 (记录所有执行的语句，用于调试，生产环境慎开)
general-log=1
general_log_file="D:/log/MySQL/8.0/general.log"
# 开启慢查询日志 (记录执行时间超过阈值的查询)
slow-query-log=1
slow_query_log_file="D:/log/MySQL/8.0/slow_query.log"
# 慢查询的时间阈值，单位为秒
long_query_time=10

# 错误日志的存放路径
log-error="D:/log/MySQL/8.0/error_log.err"

# 二进制日志 (binlog) 的文件名前缀，用于数据备份和主从复制
log-bin="D:/log/MySQL/8.0/bin_log"

重要提醒：

如果需要重新指定数据目录（datadir），请务必将原数据目录（例如 C:\ProgramData\MySQL\MySQL Server 8.0\Data）下的所有文件和文件夹整体复制到新的目标位置(并根据你配置的my.ini文件里的路径-文件名字要统一)。

修改完配置文件后，必须重新启动 MySQL 服务才能让新的配置生效。

4. 客户端工具

服务器已经运行起来了，我们该如何与它"对话"呢？这就需要用到客户端工具。

4.1 `mysql` 命令行客户端

这是 MySQL 安装时自带的一个最基础的命令行工具。虽然界面朴素，但功能强大。使用它非常简单：

首先，确保 MySQL 的 bin 目录已经添加到了系统的 PATH 环境变量中。然后打开终端（命令行提示符或 PowerShell），输入以下命令：

bash 复制代码

# -u 指定用户名，这里是 root；-p 表示需要输入密码
C:\Users\bit> mysql -u root -p

# 按下回车后，会提示输入密码
Enter password: [在此输入你的密码]

# 看到欢迎信息，表示连接成功！
Welcome to the MySQL monitor.  Commands end with ; or \g.
Your MySQL connection id is 14
Server version: 8.0.39 MySQL Community Server - GPL
...
Type 'help;' or '\h' for help. Type '\c' to clear the current input statement.

# 现在，我们就可以输入 SQL 语句了，比如查看当前数据库版本
mysql> SELECT VERSION();
+-----------+
| version() |
+-----------+
| 8.0.39    |
+-----------+
1 row in set (0.00 sec)

mysql> # 光标在这里闪烁，等待我们的下一条指令...

4.2 MySQL Workbench

这是 MySQL 官方提供的一款免费的可视化客户端工具，集成了数据库设计、管理、开发等多种功能。

4.3 Navicat (Lite 版)

Navicat 是业内非常流行的一款第三方可视化数据库管理工具，以其直观易用而广受好评。它也推出了免费的 Lite 版本，对于我们日常学习和编写 SQL 来说完全足够了，强烈推荐大家使用吗？

除了对于初学者影响不大的被移除模块，还有一些功能在 Lite 版本中受到了限制：

导入和导出: 虽然支持从/向 TXT、CSV、XML 和 JSON 等纯文本格式导入和导出数据，但缺少了对其他数据库格式（如 Access、Excel 等）的支持。

查询处理: Lite 版本拥有基本的、带语法高亮的查询编辑器，但缺少了更高级的可视化查询构建器 (Visual Query Builder)，该功能允许用户通过拖拽方式生成复杂的 SQL 语句

第一次使用时，需要先创建一个到数据库服务器的连接：

新建连接
配置连接信息并测试
连接成功后，新建查询

5. 客户端与服务器的通讯方式

我们使用的 mysql 命令行、Workbench 或 Navicat，都属于"客户端"。它们与远端的 MySQL 服务进行通信，遵循着经典的客户端/服务器架构模式。

5.1 C/S 架构与 B/S 架构

在软件架构领域，有两种主流的模式：

C/S 架构：即客户端 / 服务器（Client / Server）架构。
B/S 架构：即浏览器 / 服务器（Browser / Server）架构。

5.1.1 C/S 架构

这是一种两层架构。用户需要在自己的电脑上安装特定的客户端软件，而服务端程序则运行在服务器上，提供数据或服务。我们使用 Navicat 等工具连接 MySQL，就是典型的 C/S 架构。

常见的 C/S 应用还有 QQ、微信电脑版、各类网络游戏等。

优点：
- 可以充分利用客户端电脑的计算资源，分担服务器压力。
- 响应速度通常更快，用户体验更好。
- 界面和功能可以实现高度的个性化定制。
缺点：
- 需要先安装客户端才能使用。
- 维护和升级成本高，每个客户端都需要更新。

5.1.2 B/S 架构

B/S 架构可以看作是 C/S 架构的一种演进和改进。它将大部分业务逻辑都集中到了服务器端处理，用户端只需要一个通用的浏览器（Browser）即可访问服务。

我们平时访问的各种网站，比如淘宝、Bilibili 等，都属于 B/S 架构。

优点：
- 客户端"零维护"，只要有浏览器就能用。
- 业务逻辑集中在服务器，升级和维护非常方便。
缺点：
- 对服务器的压力较大，安全和性能要求高。
- 用户体验受限于浏览器，跨浏览器的兼容性是个需要注意的问题。

6. SQL 简介

6.1 什么是 SQL？

SQL，全称 Structured Query Language，中文译为"结构化查询语言"。它是我们与关系型数据库沟通的标准语言。无论是想存入数据，还是查询、更新、删除数据，都需要通过编写 SQL 语句来完成。

6.2 SQL 语言分类

虽然 SQL 语句种类繁多，但根据其功能，我们可以将它们归为三大类：

DDL (Data Definition Language) - 数据定义语言
- 作用：用来定义和管理数据库的"结构"，比如创建、修改或删除数据库、表、索引等。
- 代表指令 ：CREATE, DROP, ALTER。
DML (Data Manipulation Language) - 数据操纵语言
- 作用：用来操作表中的具体数据。这是我们日常使用最频繁的一类。
- 代表指令 ：INSERT (增), DELETE (删), UPDATE (改), SELECT (查)。
DCL (Data Control Language) - 数据控制语言
- 作用：用来管理数据库的访问权限和事务。
- 代表指令 ：GRANT (授权), REVOKE (撤销权限), COMMIT (提交事务)。

7. MySQL 整体架构

了解了如何与 MySQL 交互后，我们不妨再深入一点，看看 MySQL 服务器内部大致是如何工作的。

MySQL 8.0 的服务器架构可以看作由多个组件协同工作的系统，主要包括：连接池、SQL 接口、解析器、优化器、缓存、存储引擎等。

一个查询请求的大致流程是：

客户端通过连接器与服务器建立连接。
SQL 语句通过 SQL 接口进入服务器。
解析器对 SQL 语句进行词法和语法分析，判断其是否正确。
优化器对合法的 SQL 语句生成多种执行计划，并选择成本最低的一个。
服务器根据执行计划，调用存储引擎的接口来执行操作，获取数据。
最终结果返回给客户端。

8. 存储引擎 (Storage Engine)

8.1 简介

存储引擎是 MySQL 中最核心的底层组件，它像一个可插拔的模块，直接决定了数据是如何在磁盘上被存储、索引、更新和查询的。

MySQL 的一大特色就是支持多种不同的存储引擎。我们可以根据业务场景的具体需求（比如，是读多写少，还是需要事务支持），来为不同的表选择最合适的存储引擎。

8.2 查看支持的存储引擎

我们可以使用 SHOW ENGINES; 语句来查看当前 MySQL 服务器支持的所有存储引擎，以及默认的是哪一个。

从截图中可以看到，InnoDB 是默认的存储引擎，它提供了事务安全、行级锁定和外键等高级功能，是绝大多数应用场景的首选。

8.3 常用存储引擎对比

除了 InnoDB，MySQL 还有其他一些常用的存储引擎，比如 MyISAM, Memory 等。它们各有特点：

特性	InnoDB	MyISAM	Memory
事务支持	支持 (ACID)	不支持	不支持
锁级别	行级锁	表级锁	表级锁
外键约束	支持	不支持	不支持
崩溃恢复	支持	不支持	不支持 (数据在内存中)
全文索引	支持 (MySQL 5.6+)	支持	不支持
数据存储	磁盘	磁盘	内存
适用场景	需要事务和高并发的场景	读密集或全文搜索场景	临时表或缓存

好了，关于数据库基础的初探就到这里。希望通过这篇文章，大家已经对数据库建立起了一个整体的认知。在接下来的学习中，我们将深入到每一个知识点，动手实践，真正掌握这个强大的工具！

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